CN206490501U - 开关控制装置和开关控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种开关控制装置和开关控制系统，属于控制开关技术领域。该开关控制装置，包括开关本体和设置在开关本体内的微处理器和继电器；所述微处理器与所述继电器连接；所述微处理器用于通过外部总线接收远端的控制信号，向所述继电器输出与所述控制信号对应的电平信号；所述继电器用于接收到所述电平信号后，进行开合动作。本实用新型在开关控制装置内设置了微处理器，实现了对开关的智能控制，在断电后再上电时，根据当时条件控制受控设备是否上电运行，实现受控设备的安全节能运行。同时，通过微处理器和总线接口，可以实现多个受控设备的集中控制，在控制中心即可实现对距离较远的多个受控设备的远程控制和集中管理，方便用户使用。

Description

开关控制装置和开关控制系统

技术领域

本实用新型涉及控制开关技术领域，具体而言，涉及一种开关控制装置和开关控制系统。

背景技术

目前，现有的开关(如：市场上销售的86型入墙式开关)均采用触点接触式控制，只能实现本地控制，在断电后再上电时，受控设备会自动上电运行，这种控制方式无法做到安全和节能；并且，每个开关都是独立的，很难实现集中控制。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种开关控制装置和开关控制系统，既可以控制用电设备安全节能地运行，又可以实现集中控制。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种开关控制装置，包括开关本体和设置在开关本体内的微处理器和继电器；

所述微处理器与所述继电器连接；

所述微处理器用于通过外部总线接收远端的控制信号，向所述继电器输出与所述控制信号对应的电平信号；

所述继电器用于接收到所述电平信号后，进行开合动作。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述微处理器配置有弱电电源接口，所述弱电电源接口用于与弱电线路连接；

所述弱电电源接口包括与所述微处理器连接的弱电电源输入接口和弱电电源输出接口；所述弱电电源输入接口通过稳压电路与所述微处理器连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述装置还包括与所述微处理器连接的低压控制单元；

所述低压控制单元用于接收外界的控制指令，将所述控制指令发送至所述微处理器；

所述微处理器用于接收到所述控制指令后，向所述继电器输出与所述控制指令对应的电平信号。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述低压控制单元包括点动开关和射频单元；所述射频单元用于接收射频控制指令。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述微处理器和所述继电器之间设置有光耦隔离电路，所述光耦隔离电路由所述弱电电源接口提供电源。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述弱电电源接口用于通过弱电线路连接主电源和备用电源；

所述稳压电路还通过AD采样电路与所述微处理器的AD采样端口连接，用于监测主电源是否正常供电；

所述装置还包括故障处理电路，所述故障处理电路与所述微处理器和所述弱电电源接口连接，用于根据所述微处理器的输出信号，实现主电源与备用电源的切换。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述故障处理电路包括第一控制支路、第二控制支路和具有记忆功能的信号继电器；

所述第一控制支路的输入端与所述微处理器的主电源故障输出引脚连接，输出端与所述信号继电器的两个控制引脚连接；

所述第二控制支路的输入端与所述微处理器的主电源恢复输出引脚连接，输出端与所述信号继电器的两个控制引脚连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述装置还包括总线接口，所述微处理器通过所述总线接口与外部总线连接，所述总线接口包括RS485总线接口、以太网总线接口或CAN总线接口。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种开关控制系统，包括控制主机和多个上述的开关控制装置；所述控制主机通过电源线和信号线与每个开关控制装置连接。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述信号线包括RS485总线、以太网总线或CAN总线。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的开关控制装置和开关控制系统，在开关控制装置内设置了微处理器和总线接口，实现了对开关的智能控制，在断电后再上电时，根据当时条件控制受控设备是否上电运行，实现受控设备的安全节能运行。同时，通过微处理器和总线接口，可以实现多个受控设备的集中控制，在控制中心即可实现对距离较远的多个受控设备的远程控制和集中管理，方便用户使用。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例所提供的开关控制装置的结构框图；

图2为本实用新型另一实施例所提供的开关控制装置的结构框图；

图3为本实用新型一实施例所提供的故障处理电路的电路原理图；

图4为本实用新型一实施例所提供的开关控制系统的结构框图。

图标：

1-微处理器；2-光耦隔离电路；3-继电器；4-照明灯；5-稳压电路；6-弱电电源输入接口；7-弱电电源输出接口；8-低压控制单元；9-总线接口；10-AD采样电路；11-故障处理电路；12-控制主机；13-开关控制装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对现有开关无法控制用电设备安全节能地运行和无法进行集中控制的问题。本实用新型实施例提供了一种开关控制装置和开关控制系统，以下首先对本实用新型的装置进行详细介绍。

实施例一

图1示出了本实施例所提供的开关控制装置的结构框图。如图1所示，该装置包括开关本体和设置在开关本体内的微处理器1、与所述微处理器连接的弱电电源接口、低压控制单元8、总线接口9和受微处理器1控制的继电器3。

微处理器1用于通过总线接口9接收由外部总线传输的来自远端的控制信号，向继电器3输出与控制信号对应的电平信号。继电器3与强电电源和用电设备连接，用于在接收到来自微处理器1的电平信号后，进行开合动作，控制用电设备通电或断电。图1中所示的用电设备为照明灯4，也可以控制其它照明设备或排风扇等其它用电设备。

所述微处理器1采用8位STC15W4K16S4微处理器。该主控芯片工作在22.1184MHz主频，具有大容量4096字节的SRAM，5.0V电压下工作，内部高可靠复位，ISP编程时16级复位门槛电压可选，4路完全独立的高速异步串行通讯端口，硬件看门狗(WDT)，具有编程、调试方便，功耗低、处理能力强、外设模块多的优点，适用于此控制装置。

微处理器周边电路主要包括晶振、复位部分，ISP下载调试接口部分，状态指示LED部分，2mm间距接口座子部分。主控芯片作为顶板采用2mm间距座子与底板相连，具有可插拔，方便替换的优点。

采用的微处理器1专门做成一块顶板，复用性高且电路可靠性高，工作稳定，并且具有串口通讯，RS485通讯的接口，接口丰富可以方便的与其它设备之间做通讯，具有稳定可靠的通讯接口。

上述微处理器1向继电器3输出的用于控制用电设备通电或断电的电平信号可以是相同的，也可以是不同的。如，当控制信号为使用电设备通电的信号时，微处理器1向继电器3输出一个高电平信号，继电器3接通；当控制信号为使用电设备断电的信号时，微处理器1向继电器3输出一个高电平信号，继电器3断开。或者，当控制信号为使用电设备通电的信号时，微处理器1向继电器3输出一个高电平信号，继电器3接通；当控制信号为使用电设备断电的信号时，微处理器1向继电器3输出一个低电平信号，继电器3断开。当然，微处理器1向继电器3输出的用于控制用电设备通电或断电的电平信号也可以是其它可能的组合方式。

上述微处理器1接收到的来自远端的控制信号，也可以是相同的或者不同的。如，触发照明灯点亮的控制信号为一个上升沿信号，触发照明灯关闭的控制信号也是一个上升沿信号。或者，触发照明灯点亮的控制信号为一个上升沿信号，触发照明灯关闭的控制信号也是一个下降沿信号。

该实施例通过在开关本体内增设微处理器，实现了对开关的智能控制，在断电后再上电时，根据当时条件控制受控设备是否上电运行，实现受控设备的安全节能运行。同时，由于采用微处理器处理，可以有效的解决工作环境突然断电后再上电，设备是否输出断电前的状态，断电后的恢复状态可以通过拨码开关设置。

弱电电源接口用于通过弱电线路与弱电电源连接，为所述微处理器提供电能。弱电电源接包括与微处理器1连接的弱电电源输入接口6和弱电电源输出接口7。弱电电源输入接口6通过稳压电路5与微处理器1连接，使供电电压更稳定，电路可靠性更高。弱电电源输入接口6和弱电电源输出接口7采用RJ45接口。RJ45接口是各种不同接头的一种类型，RJ45接口根据线的排序不同分为两种，一种是橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕；另一种是绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕。因此，使用RJ45接口的线也有两种即：直通线、交叉线；在实际使用中，可以选择使用直通线或交叉线。

微处理器1和继电器3之间设置有强弱电隔离单元。

所述强弱电隔离单元可以采用隔离变压器或图1所示的光耦隔离电路2。

隔离变压器是输入绕组与输出绕组带电气隔离的变压器，变压器的隔离是隔离原副边绕线圈各自的电流。从而使一次侧与二次侧的电气完全绝缘。在本实施例中，隔离变压器使微处理器一侧和继电器一侧隔离。微处理器一侧电压小，系统对地电容电流小得不足以对人身造成伤害，从而有效保护人身安全。

光耦隔离电路2采用光耦合器进行隔离。光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起，使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，防止低压的控制电路与外部高压电路之间有电的连接而引起的干扰。为了更加安全，该实施例采用二片高速光耦数字隔离单元以光隔离的形式实现数字控制信号与继电器强电部分控制信号之间的全隔离。

该实施例采用继电器控制强电部分，采用强弱电隔离单元实现了强电、弱电之间的隔离，很好的保护电路板上的微处理器系统，电路安全可靠。

低压控制单元8包括点动开关和射频单元。点动开关使用传统的开关点动控制作为控制指令；射频单元用于接收射频控制指令。

当点动按下面板开关，给予微处理器一个上升沿信号，触发照明灯点亮，面板上信号指示灯熄灭。再按下面板开关，给予微处理器一个上升沿信号，触发照明灯关闭，面板上信号指示灯点亮。如此往复。

总线接口9可以是RS485总线接口、以太网总线接口或CAN总线接口。总线接口通过外部总线与位于控制中心的控制主机连接，微处理器接收由控制主机发送的控制信号，对继电器进行控制。微处理器将根据控制主机指令，结合当前状态等限制因素进行数据融合处理，判断是否给予照明灯响应。

其中，RS485总线接口主要包括元件U1，匹配电阻R2，MX3.00mm 2脚座子。U1为485通信芯片MAX485，具有通信稳定、占板上面积小、功耗低、外围电路简单等特点，可以搭载上其它设备的485接口，形成一个485通信网络，通信稳定、可靠。

由于采用微处理器处理，可以有效的解决工作环境突然断电后在上电，设备是否输出断电前的状态。例如，某个规定为XX房间晚上9点之后不开灯，若下午3点钟停电时，该房间的灯是开着的。晚上9点半来电时，微处理器根据当前时间，确定该房间的灯应该关闭，从而控制该房间的灯不上电。

实施例二

图2示出了本实施例所提供的开关控制装置的结构框图。如图2所示，该实施例在实施例一的基础上，增加了AD采样电路10和故障处理电路11。所述故障处理电路11用于在为微处理器1供电的主电源故障时，及时切换到备用电源。

与之相对应的，弱电电源接口的不同引脚分别通过弱电线路连接主电源和备用电源。与弱电电源接口连接的稳压电路通过AD采样电路10与微处理器1的AD采样端口连接，用于监测主电源是否正常供电。

AD采样电路，包括对总线上的12V直流电源采样，控制装置上的线性稳压5V直流电源采用，将采样结果送往微处理器。

故障处理电路11与微处理器1和弱电电源输入接口6连接，用于根据微处理器1的输出信号，实现主电源与备用电源的切换。

图3为故障处理电路的电路原理图。所述故障处理电路包括第一控制支路、第二控制支路和具有记忆功能的信号继电器U3。第一控制支路的输入端与微处理器的主电源故障输出引脚连接，输出端与信号继电器的两个控制引脚连接。第二控制支路的输入端与微处理器的主电源恢复输出引脚连接，输出端与信号继电器的两个控制引脚连接。

具体地说，第一控制支路包括第一电阻R28和第一三极管Q3，第一电阻R28的一端与微处理器的主电源故障输出引脚MCU-J-ON连接，另一端与第一三极管Q3的基极连接。第一三极管Q3的集电极直接与信号继电器U3的一个控制引脚—第一引脚连接，并通过第一二极管D4与信号继电器U3的另一个控制引脚—第二引脚连接。

第二控制支路包括第二电阻R29和第二三极管Q4，第二电阻R29的一端与微处理器的主电源恢复输出引脚MCU-J-OFF连接，另一端与第二三极管Q4的基极连接；第二三极管Q4的集电极直接与信号继电器U3的一个控制引脚—第一引脚连接，并通过第二二极管D5与信号继电器U3的另一个控制引脚—第二引脚连接。

当本开关出现主电源供电故障时，与MCU_J_ON网络标签所关联的微处理器的输出引脚输出低电平，第一控制支路接收到低电平后，信号继电器U3的两个控制引脚接通，使主电源供电引脚断开，备用电源引脚接通，切换备用电源供电。并且信号继电器U3能够记录并保持当前状态，直到系统供电恢复正常时，与MCU_J_OFF网络标签所关联的微处理器的输出引脚输出高电平，第二控制支路接收到低电平后，使信号继电器U3的两个控制引脚断开，使备用电源引脚断开，主电源供电引脚接通，使本开关系统供电恢复正常供电。

故障处理电路，通过微处理器检测采样，给予信号继电器U3故障处理信号，从而在发生故障时及时切换电源；提高了电路系统的安全性，保证了弱电控制部分电路的安全性、稳定性。

微处理器1中设置有地址单元，地址单元用于设置或存储与开关控制装置唯一对应的地址编码。

实施例三

该实施例提供了一种开关控制系统，如图4所示，该系统包括设置在控制中心的控制主机12和多个上述的开关控制装置13。控制主机12通过电源线和信号线与每个开关控制装置13连接。

所述信号线可以是RS485总线、以太网总线或CAN总线。

当集中控制的时候，采用信号线对本控制装置进行前后级的联网，从而达到集中控制的目的。集中控制的主令信号由控制主机发出。各个控制装置根据本开关地址和数据要求进行匹配，从而响应主机要求。

在实际生活中，有些地方不适合总线的控制，那么本控制器也能很好的适应这种情况。本控制器采用射频技术，可以通过射频单元进行数据交换，采用总线和射频两种方式进行控制，使本控制器能够非常可靠的工作。

本实用新型实施例提供的开关控制装置和开关控制系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种开关控制装置，其特征在于，包括开关本体和设置在开关本体内的微处理器和继电器；

所述微处理器与所述继电器连接；

所述微处理器用于通过外部总线接收远端的控制信号，向所述继电器输出与所述控制信号对应的电平信号；

所述继电器用于接收到所述电平信号后，进行开合动作；

所述微处理器配置有弱电电源接口，所述弱电电源接口用于与弱电线路连接；

所述弱电电源接口包括与所述微处理器连接的弱电电源输入接口和弱电电源输出接口；所述弱电电源输入接口通过稳压电路与所述微处理器连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述微处理器连接的低压控制单元；

所述低压控制单元用于接收外界的控制指令，将所述控制指令发送至所述微处理器；

所述微处理器用于接收到所述控制指令后，向所述继电器输出与所述控制指令对应的电平信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述低压控制单元包括点动开关和射频单元；所述射频单元用于接收射频控制指令。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器和所述继电器之间设置有光耦隔离电路，所述光耦隔离电路由所述弱电电源接口提供电源。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弱电电源接口用于通过弱电线路连接主电源和备用电源；

所述稳压电路还通过AD采样电路与所述微处理器的AD采样端口连接，用于监测主电源是否正常供电；

所述装置还包括故障处理电路，所述故障处理电路与所述微处理器和所述弱电电源接口连接，用于根据所述微处理器的输出信号，实现主电源与备用电源的切换。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述故障处理电路包括第一控制支路、第二控制支路和具有记忆功能的信号继电器；

所述第一控制支路的输入端与所述微处理器的主电源故障输出引脚连接，输出端与所述信号继电器的两个控制引脚连接；

所述第二控制支路的输入端与所述微处理器的主电源恢复输出引脚连接，输出端与所述信号继电器的两个控制引脚连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括总线接口，所述微处理器通过所述总线接口与外部总线连接，所述总线接口包括RS485总线接口、以太网总线接口或CAN总线接口。

8.一种开关控制系统，其特征在于，包括控制主机和多个如权利要求1-7任一项所述的开关控制装置；所述控制主机通过电源线和信号线与每个开关控制装置连接。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述信号线包括RS485总线、以太网总线或CAN总线。